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Die Version DirectX 10.0 erschien Anfang 2007. Anders als die Vorgänger läuft diese nur unter den Betriebssystemen Windows Vista und Windows 7. Zusätzlich muss im Computer eine für DirectX 10.0 taugliche Grafikkarte eingebaut sein.

Unter den Systemen Windows 98, Me, 2000, XP oder Server 2003 steht weiterhin nur DirectX 9.0c zur Verfügung.

Im April 2007 erschienen Meldungen, wonach die neuen Direct3D-10-Funktionen über eigene Bibliotheken auch auf anderen Windows-Versionen nutzbar seien.[1] Das Unternehmen hinter diesem Projekt hat das Vorhaben inzwischen aber eingestellt und den Quelltext veröffentlicht.[2]

Neu an Version 10 ist nur Direct3D 10, das das neue Windows Display Driver Model und Shader Model 4 benutzt, kombiniert mit strengeren Regeln für die Hersteller von Grafikkarten, die die Direct3D-10-Kompatibilität für sich in Anspruch nehmen möchten.

Ab Direct3D 10 werden bis auf wenige Ausnahmen keine cap-bits mehr verwendet, anhand derer Programme feststellen können, welche Funktionen die Hardware zur Verfügung stellt. Daher muss Direct3D 10 und jede folgende Version neue Funktionen immer in Form von Mindestanforderungen einführen. Damit kommt Microsoft den Spieleentwicklern entgegen, da diese die Hardware bisher auf eine Vielzahl an möglichen Funktionskombinationen abfragen mussten. Dagegen werden Hardwarehersteller nun dazu gezwungen, bestimmte Funktionen zu implementieren, um kompatibel mit der jeweiligen Direct3D-Version zu sein. Dadurch wird die Fähigkeit der Hardwareproduzenten eingeschränkt, sich durch optionale Komponenten von Wettbewerbern abzuheben.

Direct3D 10 unterscheidet sich von seinen Vorgängern weniger durch direkt sichtbare Eigenschaften als vielmehr durch Erweiterung, Modularisierung und Flexibilisierung der 3D-Funktionen.